相加递推:前两项的和,就是下一项
从 1、1、2、3、5、8 认识相加递推,用兔子月份表和上楼梯走法讲清“下一项由前两项决定”,并说明它本身就是完整的规则。
题目
数的变化。 一串数从 1、1 开始,从第 3 项起,每一项都等于它前面两项的和,开头是 1,1,2,3,5,8,13,……。求第 8 项和第 10 项。不用逐项相加,说明你怎样只靠前两项得到答案。
生活情境。 一对小兔出生后记为第 1 个月;出生后 1 个月长大,从出生后 2 个月起,每个月初生一对小兔,兔子不离开也不减少。按月统计兔子的对数,第 1、2 个月各有几对?第 7 个月有几对?说明每月的对数和前两个月的关系。
上楼梯。 上楼梯时,每步可以跨 1 级,也可以跨 2 级。要到第 4 级,一共有多少种不同的走法?列举每种走法,再看看走法数和前面哪串数相同。
答案:第 8 项是 21,第 10 项是 55。第 7 个月有 13 对兔子;到第 4 级楼梯有 5 种走法。
核心:差不是固定的,倍数也不是固定的时,检查下一项是否由前两项相加得到。规则写全了,逐项算下去就是完整的答案。
播放时先看相邻的差和倍数怎样“都不固定”,再看最长的彩条怎样由前两条接成。
互动演示正在加载。下方可直接展开每一步的图解。
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按步骤看图,自己说出理由
点开一步,先指着图说“这一部分为什么这样数”,再读说明。上方动画使用相同步骤,可逐步播放。
1.差和倍数都不固定,试相加
| 项号 | 第 1 项 | 第 2 项 | 第 3 项 | 第 4 项 | 第 5 项 | 第 6 项 | 第 7 项 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 数值 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 |
| 相邻增加 | 起点 | +0 | +1 | +1 | +2 | +3 | +5 |
相邻的差:0、1、1、2、3、5——差还是这串数自己
看一、一、二、三、五、八。相邻两项相减,得到零、一、一、二、三、五,不是固定增量;后一项除以前一项,也不是固定的倍数。把相邻两项加起来试试:一加一是二,一加二是三,二加三是五,三加五是八。原来从第三项起,每一项都等于它前面两项的和。本课约定,这串数就一直按这个规则继续。
2.前两项的条,接成下一项
3+5=8
实心条是前两项里的第 n−2 项,描边条是第 n−1 项;两条首尾相接,正好是第 n 项。
每条彩条的长度就是一项的数值。看最下面这条长度为八的条,它正分成两段接起来:实心的一段长三,是第四项;描边的一段长五,是第五项。两段首尾相接,总长八,正是第六项。所以求下一项,就是把前两项的条接起来。
3.兔子的月份表
| 月份 | 第 1 月 | 第 2 月 | 第 3 月 | 第 4 月 | 第 5 月 | 第 6 月 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 小兔对 | 1 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 |
| 大兔对 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 |
| 合计对 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 |
大兔对=上个月的全部(都长大了);小兔对=上个月的大兔(各生一对)。
合计:1、1、2、3、5、8——每两个月后,前两个合计相加
这个规则有个出名的故事:一对小兔出生后,下一个月长大,再下一个月起每月生一对小兔。看表格:第二个月只有一对大兔;第三个月它们生下一对小兔,合计两对;第四个月大兔两对、小兔一对,合计三对。每个月的大兔,是上个月的全部兔子;每个月的小兔,是上个月的大兔生下的。所以合计总是前两个月的合计相加:一、一、二、三、五、八。
4.上楼梯的走法,也是相加
| 项号 | 第 1 项 | 第 2 项 | 第 3 项 | 第 4 项 | 第 5 项 |
|---|---|---|---|---|---|
| 数值 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 |
上 1 级或 2 级:到第 5 级共 8 种走法
最后一步若跨 1 级,前面是到第 4 级的 5 种;若跨 2 级,前面是到第 3 级的 3 种。5+3=8。
换一个贴近生活的例子:上楼梯,每次可以跨一级,也可以跨两级。到第一级有一种走法;到第二级有两种:一步跨两级,或者两级各跨一次。到第三级,要么从第二级再跨一级,要么从第一级直接跨两级,共三种。到任何一级的走法,都等于到前两级走法数相加,又是一、二、三、五、八。相加递推不一定有简短的通项式,它本身就是完整的规则。
这一课接在固定增量和倍数递推之后:前两课的检查都是“只看相邻两项”,这一课把目光放到前两项之间的关系。
生活里它就在身边
- 兔子对数:一对小兔出生 1 个月后长大,再过 1 个月起每月生一对。每月的对数正是 1、1、2、3、5、8,……这串数有个名字,叫斐波那契数列。
- 上楼梯:每步跨 1 级或 2 级,到每级的走法数也是这串数(从 1、2 开始)。
- 树枝分叉、向日葵的种子圈数,也常按同样的方式增多。它们共同的样子是:新的一步,由前两步相加而来。
从 1、1、2、3、5、8 读出规则
逐项相减:0、1、1、2、3、5——不是固定增量。后项除以前项:1、2、1.5、1.67、1.6——也不是固定倍数。
再试相加:
从第 3 项起,每一项都等于前面两项之和。第 7 项是 13,所以第 8 项是 8+13=21;继续 13+21=34、21+34=55,第 10 项是 55。题目只问远处的某一项时,从最近的已知两项接着算,比从头逐项算更快。
彩条演示里,长度为 8 的条恰好由长度 3 和长度 5 的两段接成:下一项的条,就是前两项的条首尾相接。
兔子月份表:规则为什么自然
| 月份 | 小兔对 | 大兔对 | 合计对 |
|---|---|---|---|
| 第 1 月 | 1 | 0 | 1 |
| 第 2 月 | 0 | 1 | 1 |
| 第 3 月 | 1 | 1 | 2 |
| 第 4 月 | 1 | 2 | 3 |
| 第 5 月 | 2 | 3 | 5 |
| 第 6 月 | 3 | 5 | 8 |
每月的大兔 = 上个月的全部(都长大了);每月的小兔 = 上个月的大兔(各生一对)。两行一加,就是合计 = 前两个月合计之和。照这个表走下去:第 7 月的大兔是第 6 月合计 8 对,小兔是第 6 月大兔 5 对,合计 13 对。
这张表不是死记的答案,它逐月解释了每一项怎样由前两项产生。数字算错时,回到表里查“大兔、小兔各自来自哪一行”。
上楼梯:同一串数换了件衣服
到第 1 级 1 种;到第 2 级 2 种(跨 2 或 1+1)。到第 3 级:最后一步若从第 2 级跨来(2 种),若从第 1 级直接跨 2 级(1 种),共 3 种。到第 4 级=到第 3 级的走法+到第 2 级的走法=3+2=5 种:2+2、2+1+1、1+2+1、1+1+2、1+1+1+1。
关键一步是按最后一步落在哪分类:最后一步跨 1 级,前面是到前一级的走法;跨 2 级,前面是到前两级的走法。两类不重不漏,所以相加。
自测:先说清“由前两项怎样得到”
自测 1:换了起点,规则照用
从 2、1 开始,从第 3 项起每项等于前两项之和。写出前 6 项,并求第 8 项。
核对第 1 题
2,1,3,4,7,11;第 8 项是 29。2+1=3,1+3=4,3+4=7,4+7=11。
继续 7+11=18,11+18=29。起点不同,得到的数不同;“前两项相加”的规则不变。
自测 2:别把“长得像翻倍”当成翻倍
一串数 1、2、3、5、8 与另一串 1、2、4、8、16,都是“越来越快”。分别说明各自的规则,并写出各自的下一项。
核对第 2 题
前者下一项是 13(前两项相加);后者下一项是 32(每次乘 2)。
判断依据是题目给的生成方式,不是长什么样:相加递推看前两项,倍数递推看相邻两项的倍数。
自测 3:兔子表往后再走一步
按原题规则,第 8 个月、第 9 个月各有几对兔子?第 8 个月的大兔、小兔各是几对?
核对第 3 题
第 8 月 21 对(大兔 13、小兔 8);第 9 月 34 对。第 8 月大兔=第 7 月合计 13,小兔=第 7 月大兔 8。
第 9 月合计=13+21=34。表里每一行都由前两行决定,这就是相加递推的样子。
下次遇到“差不固定、倍数也不固定”的一串数,先把前两项相加试一遍;规则成立,就顺着规则逐项走下去。